Fiche de révision : Métabolisme des acides aminés

📋 Plan du Cours

1. Réactions du groupement carboxyle
2. Réactions du groupement amine
3. Glycation et hémoglobine glyquée
4. Liaisons et chaînes latérales
5. Séparation chromatographique
6. Origine et rôles métaboliques
7. Transamination et désamination
8. Transport et élimination de l’ammoniac
9. Cycle hépatique de l’urée
10. Destin du squelette carboné

📖 1. Réactions du groupement carboxyle

📝 Points essentiels

• L’estérification réagit entre une fonction acide et un alcool pour former un ester avec libération d’eau.

• La décarboxylation élimine la fonction acide carboxylique sous forme de CO2 grâce à des décarboxylases.

💡 Astuce mémo

Estérification : ajout d’un groupement ; décarboxylation : retrait du COOH

📖 2. Réactions du groupement amine

📝 Points essentiels

📌 La désamination oxydative in vitro utilise de l’oxygène, libère l’amine sous forme d’ammoniac et transforme l’acide aminé en acide α-cétonique.

• La transamination transfère le groupement aminé d’un acide aminé vers un acide α-cétonique grâce à une transaminase utilisant le phosphate de pyridoxal, dérivé de la vitamine B6.

📌 La transamination est réversible et permet à la fois le catabolisme et l’anabolisme des acides aminés.

💡 Astuce mémo

In vitro, NH3 est libéré ; in vivo, l’azote est transféré

📖 3. Glycation et hémoglobine glyquée

📝 Points essentiels

📌 La glycation est une réaction spontanée non enzymatique entre une fonction amine primaire, notamment celle de la lysine, et la fonction aldéhyde du glucose.

• La glycation forme d’abord une base de Schiff instable, puis un réarrangement d’Amadori produit une liaison covalente entre l’azote et le carbone du glucose.

• La fraction majoritaire de l’hémoglobine glyquée est l’HbA1c, dont le dosage est utilisé pour surveiller le diabète.

📌 Comme la demi-vie d’un globule rouge est de 60 jours, l’hémoglobine glyquée reflète l’équilibre glycémique des 6 à 8 semaines précédant le dosage.

💡 Astuce mémo

Glycémie élevée → glycation accrue → HbA1c augmentée

📖 4. Liaisons et chaînes latérales

📝 Points essentiels

• La liaison peptidique est une liaison amide covalente formée entre la fonction carboxylique d’un acide aminé et la fonction amine d’un autre, avec libération d’eau.

• La phosphorylation concerne notamment la sérine, la thréonine et la tyrosine, dont le groupement hydroxyle peut réagir avec l’acide phosphorique.

📐 Formule — L’oxydation de deux groupements thiol de cystéines forme un pont disulfure selon $2R-SH \rightarrow R-S-S-R$.

📖 5. Séparation chromatographique

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatographie : Sépare les acides aminés grâce à une phase stationnaire et une phase mobile, selon leur affinité relative pour ces deux phases.

📝 Points essentiels

• En chromatographie échangeuse d’ions, les acides aminés sont retenus à pH 2 par les groupements sulfonés négatifs, puis se détachent lorsque le pH du tampon augmente progressivement.

📌 Dans la chromatographie échangeuse d’ions, les acides aminés sortent selon leur pHi dans l’ordre des acides, puis des neutres, puis des basiques.

📌 En chromatographie liquide en phase inverse, les acides aminés apolaires sont retenus plus longtemps par la phase stationnaire hydrophobe que les acides aminés polaires.

💡 Astuce mémo

Affinité pour la phase stationnaire : sortie lente ; affinité pour la phase mobile : sortie rapide

📖 6. Origine et rôles métaboliques

📝 Points essentiels

• Après un repas, les protéines alimentaires sont hydrolysées par la pepsine, la trypsine, la chymotrypsine, les carboxypeptidases et les aminopeptidases, puis les acides aminés sont absorbés par l’intestin grêle et gagnent le foie par la veine porte.

• Après un jeûne de 12 heures, les acides aminés proviennent notamment de l’hydrolyse des protéines musculaires, dégradées par les lysosomes et le système ubiquitine-protéasome.

• Le catabolisme concerne:

  • l’azote
  • la fonction acide
  • le squelette carboné

💡 Astuce mémo

Après repas : alimentation ; jeûne : protéines musculaires

📖 7. Transamination et désamination

📝 Points essentiels

📌 La transamination nécessite le phosphate de pyridoxal dérivé de la vitamine B6, transfère l’azote sans libérer d’ammoniac et est réversible.

• L’ALAT transfère un groupement aminé au pyruvate pour former de l’alanine, tandis que l’ASAT transfère le groupement aminé du glutamate à l’oxaloacétate pour former de l’aspartate.

• La glutamate déshydrogénase désamine le glutamate en ammoniac et α-cétoglutarate, utilise le NAD+ ou le NADP+ et agit surtout dans le foie et le rein.

💡 Astuce mémo

Transamination → glutamate ; désamination du glutamate → ammoniac

📖 8. Transport et élimination de l’ammoniac

📝 Points essentiels

• L’ammoniac est toxique notamment pour le système nerveux central, et une hyperammoniémie peut engager le pronostic vital.

• La glutamine synthétase fixe l’ammoniac sur le glutamate pour former de la glutamine en consommant de l’ATP, ce qui permet le transport sanguin principal de l’ammoniac.

📐 Formule — Dans le rein, l’ammoniac est éliminé sous forme d’ammonium selon $NH_3 + H^+ \rightarrow NH_4^+$.

💡 Astuce mémo

Glutamine → foie ou rein → urée ou ammonium

📖 9. Cycle hépatique de l’urée

📝 Points essentiels

• Le cycle de l’urée est exclusivement hépatique, comporte six étapes enzymatiques, dont trois mitochondriales et trois cytosoliques, et toutes ses réactions sont irréversibles.

📌 Le N-acétyl-glutamate, formé par la N-acétyl-glutamate synthase à partir de glutamate et d’acétyl-CoA, est indispensable à l’activation de la CPS1.

• La CPS1 mitochondriale condense l’ammoniac et le CO2 en carbamyl-phosphate en consommant deux molécules d’ATP.

• L’ornithine transcarbamylase condense le carbamyl-phosphate avec l’ornithine pour former la citrulline, qui sort ensuite de la mitochondrie.

• Dans le cytosol, la citrulline se condense avec l’aspartate et de l’ATP pour former l’argininosuccinate, qui est ensuite clivé en fumarate et arginine.

• L’arginase hydrolyse l’arginine pour produire de l’ornithine et de l’urée, puis l’ornithine retourne dans la mitochondrie et l’urée rejoint le rein par le sang.

• Les deux atomes d’azote de l’urée proviennent l’un de l’ammoniac et l’autre de l’acide aspartique.

💡 Astuce mémo

N-acétyl-glutamate → carbamyl-phosphate → citrulline → argininosuccinate → arginine → urée

📖 10. Destin du squelette carboné

📝 Points essentiels

• Pendant le jeûne, les protéines musculaires sont hydrolysées, le glutamate est transformé en alanine par l’ALAT musculaire, puis l’alanine gagne le foie où elle donne du pyruvate et du glutamate.

• Dans le foie, le pyruvate issu de l’alanine sert à la néoglucogenèse, tandis que le glutamate contribue à l’élimination de l’ammoniac par le cycle de l’urée.

• L’alanine est l’acide aminé glucoformateur le plus important du cycle alanine-glucose.

• Les cinq métabolites glucoformateurs sont:

  • l’α-cétoglutarate
  • le succinyl-CoA
  • le fumarate
  • l’oxaloacétate
  • le pyruvate

📌 Les deux métabolites cétogènes sont l’acétyl-CoA et l’acétoacétyl-CoA, qui sont dirigés vers la synthèse des corps cétoniques.

• La phénylalanine, la tyrosine et le tryptophane sont à la fois glucoformateurs et cétogènes, tandis que la leucine et la lysine sont uniquement cétogènes.

📌 Après un repas, le pyruvate est transformé en acétyl-CoA par la pyruvate déshydrogénase pour produire de l’ATP, tandis qu’en période de jeûne il est transformé en oxaloacétate par la pyruvate carboxylase pour la néoglucogenèse.

💡 Astuce mémo

Glucoformateurs → oxaloacétate et glucose ; cétogènes → corps cétoniques

📊 Tableaux de synthèse

Élimination de l’ammoniac

Destin des acides aminés